核電廠的代際演進(jìn) 安全指標(biāo)、電廠可利用率更高
世界核電走過了半個(gè)多世紀(jì),經(jīng)歷著技術(shù)創(chuàng)新的代際演進(jìn)。
第一代核電廠主要指上世紀(jì)五六十年代美蘇英法少數(shù)國家建造的核能發(fā)電試驗(yàn)裝置、原型電廠。這些核電廠具有明顯的研究探索性,尚沒有系統(tǒng)、規(guī)范的安全標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)依據(jù),但從工程實(shí)踐上驗(yàn)證了發(fā)展核電的可行性。
第二代核電廠是按照較為系統(tǒng)的核安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的,實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化、批量化。第二代核電技術(shù)支撐了上個(gè)世紀(jì)世界核電大發(fā)展,為改善能源結(jié)構(gòu)做出了很大貢獻(xiàn)。
三哩島和切爾諾貝利核電廠事故后,美歐先后提出了“用戶要求文件”URD和EUR,要求核電廠安全性與經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一、先進(jìn)性與成熟性相統(tǒng)一。依照用戶要求文件提出的需求,在已有經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的基礎(chǔ)上,先后研究開發(fā)出一批先進(jìn)輕水堆,如美國的AP1000、法國的EPR、韓國的APR1400、日本的ABWR等,利用這些核電技術(shù)建造的核電廠統(tǒng)稱為第三代核電廠。通過實(shí)施國家科技重大專項(xiàng),我國開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型先進(jìn)非能動(dòng)壓水堆CAP1400,也是第三代核電技術(shù)。當(dāng)前,第三代核電技術(shù)成為世界核電發(fā)展的主流,福島事故后各國新開工的核電機(jī)組基本都采用第三代核電技術(shù)。
第三代核電技術(shù)的基本特征表現(xiàn)為:
安全指標(biāo)更高,例如事故條件下反應(yīng)堆堆芯熔化的概率、大規(guī)模放射性釋放的概率,比第二代核電廠要低兩個(gè)數(shù)量級(jí),安全殼能夠抗商用大飛機(jī)撞擊;
反應(yīng)堆中大量使用可燃毒物,提高燃料燃耗,減少核廢物的產(chǎn)生量;
設(shè)計(jì)理念更為簡(jiǎn)化,施工建設(shè)模塊化,工期進(jìn)一步縮短;
采用數(shù)字化儀控系統(tǒng),電廠運(yùn)行易于操作,能有效防止人因失誤的影響;
電廠可利用率進(jìn)一步提高,電廠在役時(shí)間將提高到60年以上。
第三代核電技術(shù)的創(chuàng)新性突出表現(xiàn)為三個(gè)方面:
一是革新型的核電設(shè)計(jì)采用非能動(dòng)安全的理念,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故條件下,利用重力、對(duì)流等自然力驅(qū)動(dòng)安全系統(tǒng),可以不依賴于能動(dòng)部件和人員操作;
二是具備更為靈活的負(fù)荷跟蹤能力,部分三代核電機(jī)型能在半小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)從25%到100%的功率提升;
三是具有更大的單機(jī)功率,三代核電機(jī)組的電功率一般都達(dá)到了百萬千瓦以上。
創(chuàng)新引領(lǐng)核電未來。為了不斷拓寬核能和平利用空間,持續(xù)提高核電的安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性,人們還提出了“第四代核能系統(tǒng)”的概念,在減少核廢物、防止核擴(kuò)散以及消除嚴(yán)重事故、避免廠外應(yīng)急等方面提出了一系列更新穎的規(guī)劃設(shè)想。有關(guān)國家組建了“第四代核能系統(tǒng)國際論壇”,選擇了超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆、熔鹽堆系統(tǒng)、氣冷快堆、鈉冷快堆、鉛冷快堆等技術(shù)方案作為重點(diǎn)開發(fā)對(duì)象。
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